Date post: | 06-Feb-2018 |
Category: |
Documents |
Upload: | vuonghuong |
View: | 221 times |
Download: | 1 times |
UNIVERSITATEA TEHNICĂ DE CONSTRUCȚII BUCUREȘTI
FACULTATEA DE HIDROTEHNICĂ
TEZĂ DE DOCTORAT
- REZUMAT -
MANAGEMENTUL RISCULUI GENERAT DE
VIITURILE RAPIDE
Flash Flood Risk Management
Conducător științific:
Prof. Univ. Dr. Ing. Radu DROBOT
Doctorand:
Ing. Veronica-Aurelia IVĂNESCU
BUCUREȘTI
2016
5
CUPRINS
Capitolul 1. INTRODUCERE ......................................................................................................... 6
1.1. Aspecte generale ............................................................................................................... 6
1.2. Scopul și obiectivele tezei ................................................................................................ 6
Capitolul 2. MECANISMUL FORMĂRII VIITURILOR RAPIDE .............................................. 6
2.1. Definirea viiturilor rapide ................................................................................................. 6
2.2. Factori ce influențează formarea viiturilor rapide ............................................................ 7
2.3. Formarea viiturilor rapide ................................................................................................. 7
Capitolul 3. STRATEGII PENTRU MAGEMENTUL RISCULUI VIITURILOR RAPIDE........ 7
3.1. Măsuri structurale ............................................................................................................. 8
3.1.1. Intervenții pe întreg bazinul hidrografic .................................................................... 8
3.1.2. Lucrările în albie ....................................................................................................... 8
3.2. Măsuri non-structurale ...................................................................................................... 8
3.2.1. Acceptarea riscului .................................................................................................... 9
3.2.2. Reducerea riscului ..................................................................................................... 9
3.2.3. Conștientizarea populației ......................................................................................... 9
3.3. Managementul viiturilor rapide în cadru legal și instituțional ......................................... 9
Capitolul 4. MODELAREA HIDROLOGICĂ A VIITURILOR RAPIDE .................................... 9
4.1. Modele folosite în hidrologie ........................................................................................... 9
4.2. MIKE SHE, model hidrologic ........................................................................................ 10
4.2.1. Evapotranspiraţia ..................................................................................................... 10
4.2.2. Scurgerea de suprafață ............................................................................................ 10
4.2.3. Scurgerea nesaturată ................................................................................................ 10
4.2.4. Scurgerea saturată ................................................................................................... 11
4.2.5. Curgerea în albia râului ........................................................................................... 11
Capitolul 5. MODELAREA HIDROLOGICĂ INTEGRATĂ A BAZINUL HIDROGRAFIC
UNGURENI .................................................................................................................................. 11
5.1. Descrierea bazinului hidrografic Ungureni .................................................................... 11
5.2. Date de intrare folosite în model .................................................................................... 11
5.3. Testarea și validarea modelului ...................................................................................... 11
Capitolul 6. EVALUAREA RISCULUI VIITURILOR RAPIDE ................................................ 13
6.1. Principii generale ............................................................................................................ 13
6.2. Evaluarea hazardului ...................................................................................................... 14
6.3. Evaluarea vulnerabilității ................................................................................................ 14
6.4. Evaluarea riscului ........................................................................................................... 14
Capitolul 7. SIMULAREA UNOR SCENARII PENTRU REDUCEREA RISCULUI ............... 15
7.1. Recalibrarea albiei pe o lungime de 2 km ...................................................................... 15
7.2. Scenarii de schimbare a folosinței terenurilor ................................................................ 17
7.3. Scenarii de schimbare a direcției arăturii ....................................................................... 20
7.4. Importanța menținerii secțiunii de curgere a albiei ........................................................ 22
7.5. Determinarea precipitațiilor prag .................................................................................... 24
Capitolul 8. CONSIDERAȚII FINALE, CONTRIBUȚII ȘI PERSPECTIVE ............................. 25
BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ .................................................................................................... 29
6
Capitolul 1. INTRODUCERE
1.1. Aspecte generale
Viiturile constituie fenomene naturale şi sunt o componentă a ciclului hidrologic natural.
Viiturile rapide se numără printre dezastrele naturale cu cea mai mare mortalitate, cu peste 5000
de decese pe an, ce duc la un impact social, economic și de mediu semnificativ. Conform
Organizației Mondiale de Meteorologie, acestea reprezintă aproximativ 85% din totalul viiturilor
și au cea mai mare rată de mortalitate definită ca număr de decese raportat la numărul de persoane
afectate.
În România, majoritatea viiturilor rapide au avut loc în bazine hidrografice mici generate
de precipitații torențiale și au dus la pagube importante și pierderi de vieți omenești. Conform
Guidance on Flash Flood Management – Recent Experiences from Central and Eastern Europe,
inundațiile din 2005 au afectat în jur de 1734 de localități cu pagube de aproximativ 1,4 miliarde
de EURO și s-au înregistrat 76 victime omenești.
1.2. Scopul și obiectivele tezei
Scopul tezei este de a găsi metode și mijloace eficiente de determinare și reducere a riscului
generat de viiturile rapide prin diverse strategii de management al riscului. Riscul este definit ca o
funcție de hazard și vulnerabilitate și este obținut în urma unei păreri subiective. Hărțile de risc
trebuie actualizate la un anumit interval de timp pentru că vulnerabilitatea este în continuă creștere
din cauza urbanizărilor și infrastructurii complexe. În acest studiu, am folosit modelul MIKE SHE
pentru modelarea unor scenarii ce conțin măsuri de gestionare a hazardului.
Obiectivele prezentei teze de doctorat au fost:
Evaluarea aplicabilității softului MIKE SHE de a simula hidrologia bazinului hidrografic pe
evenimente;
Evaluarea impactului diferitelor măsuri asupra hidrologiei bazinelor hidrografice mici și asupra
debitului maxim de viitură;
Evaluarea riscului prin realizarea hărților de risc pentru fiecare scenariu propus în cadrul
bazinului hidrografic.
Capitolul 2. MECANISMUL FORMĂRII VIITURILOR RAPIDE
2.1. Definirea viiturilor rapide
Viiturile rapide sunt cauzate de cele mai multe ori de precipitaţii abundente, căzute într-o
perioadă scurtă de timp (sub 6 ore) şi pe o suprafaţă relativ redusă. Ca urmare a vitezei de
producere a viiturilor rapide, timpul pentru a emite avertismente este foarte scurt şi, de aceea, sunt
considerate evenimente foarte periculoase, cu consecinţe catastrofale.
Majoritatea viiturilor rapide au loc în bazine hidrografice mici, cu o suprafaţă de maxim
câteva sute de km2 a bazinului hidrografic (Gaume, și alții, 2007). Astfel de bazine hidrografice
au un răspuns rapid la precipitaţii intense datorită pantelor abrupte şi suprafeţelor impermeabile,
solurilor saturate, sau datorită intervenţiei umane şi a modificării sistemului natural de scurgere al
apelor.
7
2.2. Factori ce influențează formarea viiturilor rapide
Principalii factori favorizanţi ce conduc la un răspuns hidrologic rapid sunt caracteristicile
bazinului hidrografic (pante mari, soluri puţin permeabile, grad ridicat de fragmentare a reliefului
etc), precum și fenomenele meteorologice extreme.
2.3. Formarea viiturilor rapide
În literatura de specialitate sunt descrise procesele de răspuns al bazinului hidrografic cu
diferite grade de detaliere. Procesele hidrologice sunt complexe, iar fiecare hidrolog are propria
lui opinie despre procesele implicate. Totuşi, unele fenomene sunt comune modelelor conceptuale
pe lângă cele specifice unui anumit climat, relief, vegetaţie sau altor caracteristici Figura 2.1).
În cazul unei furtuni, primul răspuns la precipitaţiile căzute este dat de apa ce ajunge direct
în cursul de apă. Deşi suprafaţa cursului poate fi relativ mică comparativ cu suprafaţa bazinului
hidrografic, cantitatea de apă căzută direct în râu poate influenţa hidrograful final. Precipitaţiile
care nu ajung direct în cursul de apă sunt influenţate de vegetaţie şi sol în diferite moduri.
O parte din precipitaţii cad direct pe
sol, unde se infiltrează, iar o altă parte cade
pe vegetaţie, producându-se fenomenul de
intercepţie. Intercepţia reprezintă cantitatea
de apă din precipitaţiile atmosferice reţinută
de partea aeriană a vegetaţiei ce acoperă
terenul şi se exprimă în unităţi de înălţime.
Acest fenomen este foarte complex,
depinzând de o mulţime de factori variabili
în timp, ca de exemplu: mărimea şi durata
precipitaţiilor, structura învelişului vegetal,
puterea evaporantă a atmosferei, vântul etc.
Figura 2.1. Circuitul apei (prelucrare după The COMET
Program)
Odată ajunsă pe sol, apa începe să se infiltreze. Fiecare tip de sol are o capacitate de
infiltraţie specifică, iar atunci când cantitatea de apă depăşeşte capacitatea de infiltraţie apare
scurgerea de suprafaţă. Capacitatea de infiltraţie a apei în sol variază funcţie de tipul solului, de
umiditatea acestuia, de gradul de acoperire cu vegetaţie şi altele. Apa subterană contribuie la
alimentarea cursurilor de apă şi trebuie avută în vedere atunci când se modelează viituri.
Urbanizarea duce de regulă la o creştere a vârfului de viitură şi a sensibilităţii de răspuns a
bazinului la precipitaţii pe termen scurt. În concluzie, sunt mai mulţi factori de care depinde
apariţia viiturilor rapide, unii fiind influenţaţi de intervenţia umană, alţii fiind independenţi.
Capitolul 3. STRATEGII PENTRU MAGEMENTUL RISCULUI
VIITURILOR RAPIDE
Pentru limitarea efectelor viiturilor rapide, există două tipuri de măsuri care pot fi utilizate:
structurale şi non-structurale. Aceste măsuri se pot completa reciproc, deci ar trebui luate în
considerare ambele la evaluarea strategiilor de management privind viiturile rapide. Deși măsurile
structurale tipice, cum ar fi construirea de acumulări sau diguri, nu pot fi întotdeauna adoptate,
măsurile structurale locale completate de măsuri non-structurale pot juca un rol esențial în
8
diminuarea și întârzierea vârfului de viitură, putând fi reținut local sau redirecționat de la zonele
vulnerabile spre zone mai puțin vulnerabile.
3.1. Măsuri structurale
Măsurile structurale includ diferite tipuri de lucrări şi intervenţii menite fie pentru controlul
inundaţiilor, fie pentru reducerea vârfului de viitură. Primele categorii de măsuri includ apărări
împotriva inundaţiilor construite la nivel local de-a lungul cursurilor de apă, astfel încât să reţină
surplusul de apă, în timp ce ultimele includ intervenţii pe întreg bazinul hidrografic pentru a reduce
sau întârzia scurgerea de suprafaţă.
Amenajarea bazinelor hidrografice torenţiale, în sensul hidrologic al noţiunii, constă în
aplicarea, pe suprafaţa bazinelor, a unui ansamblu de măsuri organizatorice, de lucrări biologice,
agrotehnice, silvice şi hidrotehnice în scopul principal al controlului apei şi solului. Caracterul
amenajării bazinelor hidrografice trebuie să fie integral asigurat prin aplicarea pe întreaga
suprafaţă a bazinului a ansamblului de măsuri şi lucrări pentru controlul rațional al apei şi solului
de la cumpăna apelor până la confluenţa cu emisarul și complex- asigurat prin integrarea reciprocă
a măsurilor şi lucrărilor prevăzute, atât din punct de vedere tehnic (al funcţionalităţii) cât şi spaţial
(pe toată suprafaţa bazinului), astfel încât să fie constituit un ansamblu unitar.
3.1.1. Intervenții pe întreg bazinul hidrografic
Intervenții pe terenuri arabile. Pe pante mai mari de 5%, cu risc de eroziune în suprafaţă,
este necesar să se practice o agricultură specifică. O primă cerinţă şi, cea mai importantă, prin care
se concretizează diferenţierea agriculturii pe terenurile în pantă de aceea aplicată pe terenurile
plane este necesitatea execuţiei tuturor lucrărilor agricole pe direcţia curbelor de nivel.
Intervenții pe pajiști. Exploatarea acestora are influență majoră în reducerea debitului
scurgerii de suprafață și a pierderilor de sol. De asemenea, interesează sporirea cantității de masă
verde și asigurarea condițiilor de exploatare mecanizată. Măsurile fitoameliorative ce pot fi luate
pe aceste folosințe sunt supraînsămânțarea și reînsămânțarea.
Lucrările silvice pe terenurile distruse de eroziune și plantațiile silvice constituie, nu
numai un mijloc de stăvilire a eroziunii de lungă durată, un mijloc de ameliorare al terenurilor, dar
și singura formă de folosință economică, pe suprafețe de teren dezgolite.
Regularizarea scurgerii pe versanți este alcătuită din lucrări care modifică mărimea
debitului maxim și/sau traseul de propagare și evacuare a surplusului de apă de pe versanți.
3.1.2. Lucrările în albie
Sunt folosite pe scară largă pentru prevenirea și diminuarea efectelor viiturilor. Principalul
lor scop este controlul și optimizarea regimului scurgerii în cursurile de apă și limitarea energiei
apei, astfel controlând evoluția morfologică a râului. Un alt scop este reducerea transportului solid
și al eroziunii talvegului și malurilor.
3.2. Măsuri non-structurale
Atunci când discutăm despre zone puternic antropizate, în special zone urbane, necesitatea
unor măsuri non-structurale devine extrem de ridicată. Măsurile non-structurale permit controlul
componentei vulnerabilitate a riscului de inundații. În efortul de a atenua pagubele produse de
inundații și pentru a reduce creșterea cheltuielilor pentru lucrările de protecție structurale, dar și
din cauza îngrijorărilor legate de costurile de mediu, politica națională, regională și locală ar trebui
să favorizeze alternative non-structurale ca măsuri de protecție.
9
3.2.1. Acceptarea riscului
Riscul acceptabil este definit ca „gradul de pierderi umane și materiale, care este perceput
de comunitate sau de autoritățile competente ca tolerabil în acțiuni pentru a minimiza riscul de
dezastre” (UNISDR Glosar, 1992). Sunt descrise trei tipuri de strategii de acceptare a riscului:
toleranță, intervenția în cazul situațiilor de urgență și asigurările.
3.2.2. Reducerea riscului
Reducerea riscului este unul din principalele obiective în gestionarea viiturilor rapide.
Aceasta poate fi tratată în două moduri: strategii de prevenire și strategii de diminuare a efectelor
viiturilor.
3.2.3. Conștientizarea populației
Politicile de sensibilizare publică sunt, de asemenea, strategii de diminuare a riscului,
orientate către publicul larg, dar pot fi și specifice care se adresează anumitor grupuri. Aceste
politici necesită în general acțiuni pe termen scurt, mediu și lung. Comunicarea riscului este o parte
crucială în managementul viiturilor rapide.
3.3. Managementul viiturilor rapide în cadru legal și instituțional
Directiva 2000/60/CE a Parlamentului European și Consiliului din 23 octombrie 2000 de
stabilire a unui cadru de politică comunitară în domeniul apei impune crearea unor planuri de
gestionare a bazinului hidrografic pentru fiecare district hidrografic, pentru a ajunge la o stare
ecologică și chimic bună, contribuind în același timp și la atenuarea efectelor inundațiilor.
Directiva 2007/60/CE a Parlamentului European și Consiliului din 23 octombrie 2007, numită și
Directiva Cadru a Inundaţiilor (EFD) are scopul de a reduce şi a realiza management-ul pericolelor
pe care inundaţiile le reprezintǎ asupra sǎnǎtǎţii populaţiei, mediului, moştenirilor culturale şi
activitǎţilor economice. Elaborarea Planului de Management al Riscului la Inundații răspunde
obligațiilor pe care statul român și le-a asumat cu privire la implementarea Directivei Inundații,
iar prin realizarea măsurilor stabilite pentru cele mai vulnerabile zone se obține reducerea
pagubelor produse de inundații, creșterea siguranței în zonele locuite, protejarea calității mediului.
OM 976/2008 privind Metodologia de determinare a bazinelor hidrografice torențiale
în care se află așezări umane expuse pericolului viiturilor rapide descrie metode pentru
identificarea bazinelor mici, susceptibile să genereze viituri rapide și anume: trierea preliminară și
diagnoza.
Capitolul 4. MODELAREA HIDROLOGICĂ A VIITURILOR
RAPIDE
4.1. Modele folosite în hidrologie
Modelarea hidrologică este un instrument esențial în managementul bazinelor hidrografice
având două roluri fundamentale: primul rol este de a îmbunătăți înțelegerea proceselor fizice,
chimice și biologice ce au loc în bazinul hidrografic și interacțiunea dintre ele, iar al doilea este
folosirea informațiilor în gestionarea și protejarea resurselor de apă.
10
4.2. MIKE SHE, model hidrologic
MIKE SHE este un model cu parametri distribuiți, bazat pe legi fizice, capabil să simuleze
evenimente singulare sau continue. Modelul poate simula procesele hidrologice la diferite scări
ale bazinelor hidrografice și poate fi cuplat cu MIKE 11 pentru a simula relațiile dintre bazinul
hidrografic și râu. MIKE SHE este un soft de modelare a proceselor majore care intervin în
componența terestră a ciclului hidrologic (Figura 4.1).
Figura 4.1 Reprezentarea schematică tri-dimensională a modelului MIKE SHE (sursa: DHI, 2008)
4.2.1. Evapotranspiraţia
Modelul este bazat pe ecuaţii empirice, stabilite pe baza cercetărilor efectuate de Kristensen
și Jensen (1975) la Royal Veterinary and Agricultural University (KVL) în Danemarca. În acest
model, evapotranspiraţia reală şi umiditatea solului în zona rădăcinilor sunt calculate folosind
evapotranspiraţia potenţială împreună cu adâncimea maximă a rădăcinilor şi indicele de acoperire
foliară. Ecuaţiile empirice din model sunt bazate pe măsurători reale. Modelul presupune
temperaturile peste 0°C şi, prin urmare, precipitaţiile nu vor fi sub formă de zăpadă.
4.2.2. Scurgerea de suprafață
Atunci când ploaia netă depăşeşte capacitatea de infiltraţie a solului, apa se va scurge în
pânză subţire pe suprafeţe plane, vălurite sau neregulate spre cursul unui râu şi poartă numele de
scurgere de suprafaţă. Ruta exactă şi cantitatea de apă scursă este determinată de topografie şi de
rugozitatea terenului, precum şi de pierderile datorate evaporaţiei şi infiltraţiei.
Scurgerea pe suprafaţa versantului este calculată de modelul MIKE SHE folosind unda de
difuzie a ecuaţiei Saint Venant sau folosind o abordare semi-distribuită bazată pe ecuaţia lui
Manning.
4.2.3. Scurgerea nesaturată
Scurgerea nesaturată este unul dintre procesele centrale ale modelului MIKE SHE.
Scurgerea nesaturată este de regulă eterogenă şi este caracterizată de fluctuaţii ciclice în umiditatea
solului, ce este alimentată în timpul ploii şi îndepărtată din sol prin evapotranspiraţie şi prin
11
reîncărcarea pânzei freatice. Scurgerea nesaturată este în primul rând verticală, deoarece gravitaţia
joacă un rol important în timpul infiltrării.
4.2.4. Scurgerea saturată
Zona saturată (SZ) este componenta MIKE SHE pentru calculul scurgerii de subsuprafaţă
saturată dintr-un bazin hidrografic. MIKE SHE permite modelarea unui flux complet tri-
dimensional într-un acvifer eterogen cu impunerea condiţiilor la limită. Variaţiile spaţiale şi
temporale ale variabilei dependente sunt descrise matematic de relaţia Darcy tri-dimensională şi
rezolvată numeric de un proces iterativ implicit folosind diferenţele finite.
4.2.5. Curgerea în albia râului
Componentele hidrologice ale MIKE SHE sunt cuplate direct cu programul de modelare
hidraulică al râului (MIKE 11).
Capitolul 5. MODELAREA HIDROLOGICĂ INTEGRATĂ A
BAZINUL HIDROGRAFIC UNGURENI
5.1. Descrierea bazinului hidrografic Ungureni
Bazinul hidrografic Ungureni este un
afluent al Teleormanului cu o suprafață de 21
km2 (Figura 5.1).
În bazinul superior al Teleormanului,
râul are un debit semipermanent, cu
alimentare pluvionivală și subterană.
Afluenții Teleormanului, inclusiv râul
Ungureni au debit doar la precipitații
importante.
Zonele locuite din cadrul bazinului
hidrografic sunt reprezentate de două sate,
Vulpești și Tomșanca, ce aparțin
administrativ de comuna Buzoești. Conform
Institutului Național de Statistică, la
recensământul din 2011, populația stabilă era
de 903 locuitori în Vulpești și de 411
locuitori în Tomșanca.
Figura 5.1 Bazinul hidrografic Ungureni
5.2. Date de intrare folosite în model
MIKE SHE este un model ce se bazează pe legile fizice din natură și folosește date
reprezentative din zona ce urmează a fi modelată din punct de vedere hidrologic.
5.3. Testarea și validarea modelului
Interfața softului MIKE SHE permite utilizatorului selectarea componentelor ce vor fi
incluse în simulare. Pentru calibrarea și validarea modelului, rezultatele obținute au fost comparate
12
cu un debit de referință obținut din modelarea cu MIKE 11 UHM, calibrat și validat în secțiunea
aval a râului Teleorman (Tătărăștii de Sus). Pentru calibrarea modelului am folosit viitura
corespunzătoare probabilității de depășire 0,1%, iar pentru validare viiturile corespunzătoare
probabilităților de depășire 0,2%, 0,5% și 1% (Figura 5.2).
Figura 5.2 Comparația hidrografului simulat pentru Scenariul 0 cu cel de referință pentru viiturile cu debitul maxim
având probabilitatea de depășire de 0,1%, 0,2%, 0,5% și 1%
După simularea Scenariului 0, am folosit modulul de calcul a bilanțului apei pentru a
cataloga fiecare mecanism de transport al apei din timpul simulării (Tabelul 5.1).
Tabelul 5.1 Bilanțul apei pentru calibrarea și validarea modelului (valori exprimate în mm)
Prob. de
depășire
Precip. Inter-
cepția
Evapo-
trans-
pirația
Stocare
suprafață
Suprafață
>Râu
Stocare
subsupra-
față
Freatic
>Râu
Râu
>Freatic
Eroare
0,1% -190.6 5.45E-08 2.11181 32.541 128.505 25.6777 6.42E-02 -1.80E-03 -1.6909
0,2% -181.4 5.45E-08 2.15053 32.4682 120.549 24.7736 0.0628039 -0.0017756 -1.4144
0,5% -159.0 5.45E-08 2.15004 32.4011 99.075 24.1755 0.0634842 -0.0016243 -1.1908
1% -141.5 5.45E-08 2.14111 32.3451 82.1613 23.6744 0.0636777 -0.0014949 -1.1039
Pentru evaluarea comportării și performanței modelului hidrologic am folosit trei
coeficienți de eficiență. Analiza coeficienților de corelație între debitul de referință și cel simulat
pentru Scenariul 0 a arătat o corelație satisfăcătoare între debitele de referință și cele simulate,
reprezentată de valorile coeficienților ce variază între 0,89 și 0,97 pentru calibrare și între 0,54 și
0,96 pentru validare.
13
Capitolul 6. EVALUAREA RISCULUI VIITURILOR RAPIDE
6.1. Principii generale
Evaluarea riscului reprezintă nucleul central al procesului de management al riscului
(Shrestha, 2008). În același timp, evaluarea riscului ajută la identificarea potenţialelor măsuri de
reducere a riscului. Pagubele provocate de viiturile rapide pot fi reduse prin stabilirea unei structuri
adecvate sau a unui organ competent pentru controlul viiturilor şi reducerea efectelor negative.
Pentru înţelegerea legăturii dintre hazard şi risc se poate considera modelul conceptual
Sursă – Cale – Receptor – Consecinţă. Acest model conceptual reprezintă sisteme şi procese ce
duc la o consecinţă anume. Pentru apariţia riscului trebuie să existe hazardul, care constă într-o
sursă sau eveniment declanşator (precipitaţii intense), un receptor (caracteristicile terenului) şi o
cale între sursă şi receptor (alunecări de teren, torenţi, ravene).
Pentru evaluarea riscului trebuie luate în considerare mai multe componente:
- Natura şi probabilitatea de apariţie a hazardului (p);
- Gradul de expunere al receptorilor la hazard, respectiv numărul oamenilor şi al proprietăţilor,
(e);
- Sensibilitatea receptorilor la hazard (s);
- Valoarea receptorilor (v),
ce pot fi combinate cu ajutorul relației:
Primele două componente ale riscului se referă la hazard, iar ultimele două la vulnerabilitate.
În practică, expunerea şi vulnerabilitatea sunt deseori integrate în evaluarea consecinţelor;
astfel riscul poate fi exprimat ca:
unde probabilitatea reprezintă probabilitatea de expunere.
Probabilitatea poate fi definită ca şansa de apariţie a unui eveniment. Este o mărime
adimensională care se referă totuşi la unitatea de timp, de exemplu, probabilitatea anuală de
depăşire (Gouldby, și alții, 2005).
Consecinţa reprezintă un impact, cum
ar fi daunele economice, sociale sau de mediu
sau de îmbunătăţire, şi poate fi exprimată
cantitativ (de exemplu, valoarea monetară),
în funcţie de categorie (de exemplu, ridicată,
medie, scăzută) sau descriptiv (Gouldby, și
alții, 2005).
Reducerea riscului de viituri poate fi
obţinută prin managementul hazardului, al
expunerii sau al vulnerabilităţii (Figura 6.1).
Figura 6.1 Rolul măsurilor de diminuare a riscului
(sursa: Shrestha, 2008)
Risc p,e,s, vf (6.1)
Risc = Probabilitate × Consecință (6.2)
14
6.2. Evaluarea hazardului
Evaluarea hazardului presupune determinarea scării nivelului de hazard, prin combinarea
intensităţii hazardului stabilit pe baza unui scenariu cu nivelul de probabilitate a apariţiei
hazardului. Analiza hazardului presupune definirea intensităţii pericolului de viituri rapide şi
descrierea scenariilor alternative în bazinul hidrografic; este de preferat ca prezentarea scenariilor
de pericol să se facă sub forma hărţilor de hazard.
Scenariului de pericol ar trebui să i se atribuie niveluri de probabilitate. În cazul viiturilor
provocate de precipitaţii intense, perioada de revenire sau frecvenţa evenimentelor cu precipitaţii
intense pot fi folosite pentru a atribui niveluri de probabilitate. Probabilității de apariţie a
hazardului i-am atribuit patru niveluri, iar nivelului de intensitate a hazardului trei grade (ridicat,
moderat și scăzut), rezultând 12 celule ca niveluri de hazard. Combinând probabilitatea de apariție
și nivelul de intensitate se pun în evidență patru niveluri diferite de hazard (ridicat, moderat, scăzut
și foarte scăzut).
6.3. Evaluarea vulnerabilității
Susceptibilitatea este posibilitatea ca un anume receptor să aibă de suferit. Susceptibilitatea
poate fi exprimată în termenii unui indice de vulnerabilitate, care poate fi cuantificat în unităţi
monetare sau non-monetare. Indicelui de vulnerabilitate i se vor acorda categorii calitative.
Reziliența reprezintă capacitatea de adaptare a comunității dintr-o zonă vulnerabilă . Această
capacitate de adaptare este o funcţie a proceselor sociale şi economice (APFM, 2012).
Vulnerabilitatea fizică şi socio-economică trebuie combinate pentru a obţine vulnerabilitatea
totală, ce poate fi cuantificată în categorii calitative (ridicată, moderată, moderat-scăzută, scăzută
etc.).
6.4. Evaluarea riscului
Scara nivelurilor de risc este o scară subiectivă ce rezultă din combinarea nivelurilor de
hazard şi a vulnerabilităţii totale. O scară a nivelurilor de risc ce poate fi folosită pentru estimarea
riscului la viituri rapide este prezentată în Tabelul 6.1.
Tabelul 6.1 Clasificarea nivelurilor de risc (prelucrare după: NEDIES Project)
Niveluri de vulnerabilitate
Nivelul riscului
Ridicat Moderat Scăzut
Foarte ridicat
Niv
eluri
de
haz
ard Ridicat
Ridicat
Mediu
Moderat
Scăzut
Scăzut
Foarte
scăzut
Foarte scăzut
15
Figura 6.2 Harta nivelurilor de hazard pentru cei 2 km
modelați ai râului Ungureni
Figura 6.3 Harta nivelurilor de risc pentru râul Ungureni
Capitolul 7. SIMULAREA UNOR SCENARII PENTRU
REDUCEREA RISCULUI
În vederea reducerii riscului generat de viiturile rapide se pot lua o serie de măsuri
structurale sau nonstructurale. În ceea ce urmează vor fi prezentate câteva scenarii pentru
reducerea riscului: scenariul recalibrării albiei, scenarii de schimbare a folosinței terenurilor,
scenarii de schimbare a direcției arăturii, scenarii care demonstrează importanța menținerii
secțiunii de curgere a albiei și determinarea precipitațiilor prag.
7.1. Recalibrarea albiei pe o lungime de 2 km
Propunerea acestui scenariu a fost inspirată din Planul pentru Prevenirea, Protecția și
Diminuarea Efectelor Inundațiilor în Bazinul Hidrograful Argeș-Vedea realizat de S.C.
Aquaproiect S.A. În acest plan, pentru râul Ungureni este propusă recalibrarea albiei, apărări de
mal, praguri de fund și îndiguirea unui sector de râu de 1,6 km.
Chiar înainte de efectuarea simulărilor se poate anticipa că recalibrarea albiei, prin mărirea
secțiunii de curgere și micșorarea coeficientului de rugozitate va conduce la propagarea mai rapidă
a viiturii și la creșterea debitelor maxime în aval. Ca urmare, această măsură nu poate fi aplicată
decât acolo unde riscul la inundații în aval de sectorul pe care se realizează calibrarea albiei este
redus.
Pentru simularea acestui scenariu, în modelul hidrodinamic MIKE 11 au fost rectificate
secțiunile transversale și coeficientul de rugozitate al albiei minore a fost micșorat de la 0,04 la
0,02, iar în MIKE SHE au fost păstrați neschimbați parametrii.
Analizând hidrografele din Figura 7.1 se poate observa că debitul maxim simulat pentru
scenariul recalibrării albiei crește față de debitul maxim simulat pentru Scenariul 0. Pentru
probabilitatea de depășire de 0,1%, debitul crește cu 20 m3/s (33,3%), pentru 0,2%, debitul crește
cu 21,6 m3/s (37,5%), pentru 0,5% cu 22 m3/s (46%), iar pentru 1% cu 15,4 m3/s (40%).
Cu toate că debitul maxim de viitură este mai mare la confluența cu râul Teleorman, în
cazul acestui scenariu se poate observa că nivelul apei în albie scade. Pentru probabilitatea de
depășire de 0,1%, nivelul apei în albie scade în medie cu 0,28 m, pentru 0,2% cu 0,31 m, pentru
0,5% cu 0,36 m și pentru 1% cu 0,47 m.
16
Figura 7.1 Analiza comparativă a hidrografelor pentru recalibrarea albiei la diferite probabilități de depășire
Figura 7.2 Limite de inundabilitate pentru Scenariul 1, recalibrarea albiei
Figura 7.3 Harta nivelurilor de hazard în Scenariul 1 Figura 7.4 Harta nivelurilor de risc în Scenariul 1
17
Limitele de inundabilitate în varianta recalibrării albiei care scad fața de situația inițială
astfel: pentru probabilitatea de depășire de 0,1% cu 2 ha (15%), pentru 0,2% cu 2,6 ha (20%),
pentru 0,5% cu 5,4 ha (42%) și pentru 1% cu 7,5 ha (62%).
Din harta nivelurilor de hazard și din harta nivelurilor de risc (Figura 7.3 și Figura 7.4.)
rezultă că acestea scad considerabil față de varianta din regim natural. Suprafețele afectate de
hazard scad astfel: pentru hazard ridicat suprafața scade cu 3,17 ha (98,7%), pentru hazard mediu
cu 7,14 ha (58%), pentru hazard scăzut cu 2,2 ha (17%), iar pentru hazard foarte scăzut cu 2 ha
(15%). Suprafețele afectate de risc scad de asemenea: pentru risc foarte ridicat cu 1 ha (96%),
pentru risc ridicat cu 3 ha (88%), pentru risc moderat cu 7 ha (56%), pentru risc scăzut cu 2,2 ha
(17%), iar pentru risc foarte scăzut cu 2 ha (15%).
Întrebarea care rămâne este ce efect va avea această creștere a debitului maxim de viitură
pentru zonele din aval de confluența cu Teleormanul. Dacă s-ar recalibra albia mai multor afluenți
și debitul de viitură crește cu aproximativ 60% (20 m3/s) pentru fiecare afluent, atunci debitul
maxim de viitură pe Teleorman ar crește considerabil și ar fi necesare alte măsuri pentru
diminuarea riscului aval de confluențe ce implică costuri și mai mari.
7.2. Scenarii de schimbare a folosinței terenurilor
Ținând cont de utilizarea actuală a terenurilor și posibile schimbări de gestionare a
folosințelor, au fost testate trei scenarii pentru cuantificarea impactului hidrologic al fiecăruia:
- Scenariul 2: Împădurirea unei suprafețe de 347 ha (16%) (Figura 7.5 a);
- Scenariul 3: Împădurirea unei suprafețe de 390 ha (18%) și schimbarea folosinței în pășune a
unei suprafețe de 83 ha (6%) (Figura 7.5 b);
- Scenariul 4: Împădurire pe tot bazinul (scenariu extrem, testat totuși).
Figura 7.5 Schimbarea folosinței terenului pentru: a) Scenariul 2; b) Scenariul 3
Din compararea hidrografelor (Figura 7.6) se poate observa că tendința generală este de
scădere a debitului maxim de viitură. Pentru probabilitatea de depășire 0,1% debitul maxim de
viitură pentru Scenariul 2 scade cu 6,4 m3/s (16%), pentru Scenariul 3 scade cu 11,3 m3/s (27,7%),
iar pentru Scenariul 4 scade cu 17 m3/s (43%). Pentru probabilitatea de depășire 0,2%, debitul
maxim de viitură scade cu 5 m3/s (14%) în Scenariul 2, cu 10 m3/s (27%) în Scenariul 3 și cu 15
m3/s (42%) în Scenariul 4. Pentru probabilitatea de depășire 0,5%, debitul maxim de viitură scade
cu 2 m3/s (8%) în Scenariul 2, cu 5,5 m3/s (21%) în Scenariul 3 și cu 10 m3/s (37,6%) în Scenariul
4, iar pentru probabilitatea de depășire 1%, debitul maxim de viitură scade cu 4 m3/s (17%) în
Scenariul 2, cu 7 m3/s (30%) în Scenariul 3 și cu 10 m3/s (45%) în Scenariul 4.
18
Figura 7.6 Analiza comparativă a hidrografelor pentru scenariile schimbării folosințelor la diferite probabilități de
depășire
Nivelul apei în albie scade în medie cu 0,1 m pentru Scenariul 2, schimbarea folosinței din
arabil în pădure a unei suprafețe de 347 ha, pentru Scenariul 3, schimbarea folosinței din arabil în
pădure a unei suprafețe de 390 ha și din arabil în pășune a unei suprafețe de 83 ha, nivelul apei în
albie scade în medie cu 0,17 m, iar pentru Scenariul 4, împădurirea întregului bazin hidrografic,
nivelul apei în albie scade în medie cu 0,34 m.
Tabelul 7.1 Comparația efectelor scenariilor de schimbare a folosinței asupra limitelor de inundabilitate
Nr
crt
Limita de
inundabilitate
Scenariul 2 Scenariul 3 Scenariul 4
ha % ha % ha %
1 0,1% -0,22 -1,7 -1,06 -8,1 -1,39 -10,5
2 0,5% -0,19 -1,5 -0,54 -4,1 -1,88 -14,5
3 0,2% -0,36 -2,8 -0,93 -7,4 -5,62 -44,3
4 1% -0,94 -7,7 -3,17 -25,9 -7,53 -61,6
Tabelul 7.2 Comparația efectelor scenariilor de schimbare a folosinței asupra nivelurilor de hazard
Nr
crt Nivelul de hazard
Scenariul 2 Scenariul 3 Scenariul 4
ha % ha % ha %
1 Ridicat -1,36 -42,2 -1,89 -58,8 -3,09 -96,1
2 Mediu -0,80 -6,5 -2,83 -22,9 -6,94 -56,1
3 Scăzut -0,19 -1,5 -0,54 -4,1 -1,88 -14,5
4 Foarte scăzut -0,22 -1,7 -1,06 -8,1 -1,39 -10,5
19
Tabelul 7.3 Comparația efectelor scenariilor de schimbare a folosinței asupra nivelurilor de risc
Nr
crt Nivelul de risc
Scenariul 2 Scenariul 3 Scenariul 4
ha % ha % ha %
1 Foarte ridicat -0,17 -17,2 -0,42 -43,3 -0,84 -87,1
2 Ridicat -1,24 -37,1 -1,56 -46,7 -2,54 -76,0
3 Mediu -0,80 -6,5 -2,83 -22,9 -6,94 -56,1
4 Scăzut -0,19 -1,5 -0,54 -4,1 -1,88 -14,5
5 Foarte scăzut -0,22 -1,7 -1,06 -8,1 -1,39 -10,5
Din analiza bilanțului apei se observă că se înregistrează o creștere a evaportanspirației de
aproximativ 8% pentru Scenariul 2, 20% pentru Scenariul 3 și 57% pentru Scenariul 4 și de
asemenea, crește înmagazinarea apei la suprafață și subsuprafață cu aproximativ 12% pentru
Scenariul 2, 25% pentru Scenariul 3 și 30% pentru Scenariul 4.
În Tabelul 7.1 sunt prezentate suprafețele (ha) și procentele cu care scad limitele de
inundabilitate în scenariile schimbării folosințelor. Suprafețele și procentele cu care scad nivelurile
de hazard și de risc sunt prezentate în Tabelul 7.2Tabelul 7.6, respectiv Tabelul 7.3.
În Figura 7.7 sunt prezentate limitele de inundabilitate în scenariul împăduririi întregului
bazin hidrografic, iar hărțile nivelurilor de hazard și risc pentru același scenariu sunt prezentate în
Figura 7.8 și Figura 7.9.
Figura 7.7 Limite de inundabilitate pentru Scenariul 4, împădurirea întregului bazin hidrografic
Figura 7.8 Harta nivelurilor de hazard în Scenariul 4 Figura 7.9 Harta nivelurilor de risc în Scenariul 4
20
7.3. Scenarii de schimbare a direcției arăturii
Analizând utilizarea terenurilor și direcția arăturii se poate observa ca arătura se face în
lungul liniei de cea mai mare pantă, ceea ce conduce la un timp de concentrare scurt și permite
antrenarea particulelor de sol. În următoarele scenarii am propus schimbarea direcției arăturii și
efectul arăturii paralel cu curbele de nivel prin creșterea retenției apei în micile depresiuni și
creșterea rugozității în diferite procente astfel:
- Scenariul 5: Creșterea capacității de înmagazinare a apei în micile depresiuni cu 10%;
- Scenariul 6: Creșterea capacității de înmagazinare a apei în micile depresiuni cu 20%;
- Scenariul 7: Creșterea capacității de înmagazinare a apei în micile depresiuni cu 30%.
Tabelul 7.4 Valorile Numărului Manning și retenției apei în micile depresiuni pentru folosința arabil
Nr crt Varianta M (m(1/3)/s) DS (mm)
1 Scenariul 0 4 8
2 Scenariul 5 3,6 8,8
3 Scenariul 6 3,2 9,6
4 Scenariul 7 2,7 10,4
Figura 7.10 Analiza comparativă a hidrografelor pentru efectul arăturilor paralel cu curbele de nivel la diferite
probabilități de depășire
Din Figura 7.10 se poate observa că debitele maxime de viitură scad pe măsură ce
rugozitatea și înmagazinarea apei pe versant cresc. Astfel, pentru probabilitatea de depășire 0,1%,
debitul maxim de viitură pentru Scenariul 5 scade cu 4,17 m3/s (10,3%), pentru Scenariul 6 scade
cu 6,8 m3/s (16,7%), iar pentru Scenariul 7 scade cu 11,4 m3/s (28%). Pentru probabilitatea de
21
depășire 0,2%, debitul maxim de viitură scade cu 1,5 m3/s (4,3%) în Scenariul 5, cu 5,5 m3/s
(15,3%) în Scenariul 6 și cu 10,5 m3/s (29,4%) în Scenariul 7. Pentru probabilitatea de depășire
0,5%, debitul maxim de viitură scade cu 0,8 m3/s (3%) în Scenariul 5, cu 1,9 m3/s (7,4%) în
Scenariul 6 și cu 5 m3/s (19%) în Scenariul 7, iar pentru probabilitatea de depășire 1%, debitul
maxim de viitură scade cu 1,5 m3/s (7%) în Scenariul 5, cu 3,2 m3/s (14,3%) în Scenariul 6 și cu
5,6 m3/s (25%) în Scenariul 7.
Pentru Scenariul 5, creșterea capacității de înmagazinare a apei în micile depresiuni cu
10%, nivelul apei în albie scade în medie cu 0,04 m, pentru Scenariul 6, creșterea capacității de
înmagazinare a apei în micile depresiuni cu 20%, nivelul apei în albie scade în medie cu 0,09 m,
iar pentru Scenariul 7, creșterea capacității de înmagazinare a apei în micile depresiuni cu 30%,
nivelul apei în albie scade în medie cu 0,16 m.
Tabelul 7.5 Comparația efectelor scenariilor de creștere a capacității de înmagazinare a apei în micile depresiuni
asupra limitelor de inundabilitate
Nr
crt
Limita de
inundabilitate
Scenariul 5 Scenariul 6 Scenariul 7
ha % ha % ha %
1 0,1% -0,05 -0,4 -0,18 -1,4 -0,36 -2,7
2 0,5% -0,10 -0,8 -0,21 -1,6 -0,42 -3,2
3 0,2% -0,14 -1,1 -0,29 -2,2 -0,82 -6,5
4 1% -0,42 -3,4 -0,92 -7,5 -1,76 -14,4
Tabelul 7.6 Comparația efectelor scenariilor de creștere a capacității de înmagazinare a apei în micile depresiuni
asupra nivelurilor de hazard
Nr
crt Nivelul de hazard
Scenariul 5 Scenariul 6 Scenariul 7
ha % ha % ha %
1 Ridicat -0,60 -18,6 -1,28 -39,8 -1,56 -48,6
2 Mediu -0,34 -2,7 -0,71 -5,7 -1,54 -12,5
3 Scăzut -0,09 -0,7 -0,21 -1,6 -0,42 -3,2
4 Foarte scăzut -0,05 -0,4 -0,18 -1,4 -0,36 -2,7
Tabelul 7.7 Comparația efectelor scenariilor de creștere a capacității de înmagazinare a apei în micile depresiuni
asupra nivelurilor de risc
Nr
crt Nivelul de risc
Scenariul 5 Scenariul 6 Scenariul 7
ha % ha % ha %
1 Foarte ridicat -0,09 -9,7 -0,18 -18,5 -0,27 -28,1
2 Ridicat -0,69 -20,6 -1,13 -33,8 -1,36 -40,8
3 Mediu -0,34 -2,7 -0,71 -5,7 -1,54 -12,5
4 Scăzut -0,09 -0,7 -0,21 -1,6 -0,42 -3,2
5 Foarte scăzut -0,05 -0,4 -0,18 -1,4 -0,36 -2,7
În Tabelul 7.5 sunt prezentate suprafețele (ha) și procentele cu care scad limitele de
inundabilitate în scenariile creșterii capacității de înmagazinare a apei în micile depresiuni.
Suprafețele și procentele cu care scad nivelurile de hazard și de risc sunt prezentate în Tabelul 7.6,
respectiv Tabelul 7.7.
În Figura 7.11 sunt prezentate limitele de inundabilitate în scenariul creșterii capacității de
înmagazinare a apei în micile depresiuni cu 30%, iar hărțile nivelurilor de hazard și risc pentru
același scenariu sunt prezentate în Figura 7.12 și Figura 7.13.
22
Figura 7.11 Limite de inundabilitate pentru Scenariul 7, creșterea capacității de înmagazinare a apei în micile
depresiuni cu 30%
Figura 7.12 Harta nivelurilor de hazard în Scenariul 7 Figura 7.13 Harta nivelurilor de risc în Scenariul 7
7.4. Importanța menținerii secțiunii de curgere a albiei
Producerea inundațiilor este condiționată nu numai de debitul maxim generat, ci și de
capacitatea de tranzit a albiei. Evacuarea debitelor de viitură este mult îngreunată în condițiile în
care în zona podurilor, podețelor sau altor lucrări capacitatea de transport a albiei este diminuată
din cauza blocării curgerii cu material târât sau plutitori. Astfel, în cazul bazinelor mici în care
există așezări umane, menținerea capacității de tranzit a albiei este foarte importantă în prevenirea
inundațiilor. Pentru a modela efectele exploatării iraționale a terenurilor și consecințele din albie,
am simulat obturarea secțiunii podețului și podului în diferite procente (25%, 50%, 75% și 100%).
Scenarii de micșorare a secțiunii podețului și podului în diferite procente (25%, 50%, 75%
și 100%).
În condițiile în care, în zona podului și/sau podețului capacitatea de transport a albiei este
diminuată din cauza blocării secțiunii de curgere cu material târât sau plutitori proveniți din
materiale lemnoase depozitate în vecinătatea malurilor râului, evacuarea debitelor de viitură va fi
îngreunată. Pentru a observa efectele diminuării capacității de transport a curgerii am propus patru
scenarii de obturare a secțiunii podețului și podului: 25%, 50%, 75% și 100%.
Podețul are diametrul de 1,85 m și o suprafață de curgere de 2,68 m2. În scenariul obturării
secțiunii de curgere cu 25%, suprafața de curgere va avea 2 m2, în cazul obturării secțiunii de
23
curgere cu 50%, suprafața de curgere va avea 1,34 m2, iar în cazul obturării secțiunii de curgere
cu 75%, suprafața de curgere va fi de 0,67 m2.
În cazul podului, acesta are patru deschideri cu o suprafață totală de curgere de 9,5 m2.
Pentru scenariul obturării secțiunii de curgere în proporție de 25%, suprafața de curgere va fi de
7,12 m2, pentru scenariul obturării secțiunii de curgere în proporție de 50%, suprafața de curgere
va fi de 4,75 m2, iar în cazul scenariului obturării secțiunii de curgere în proporție de 75%,
suprafața de curgere va fi de 2,4 m2.
Se observă că nivelul maxim al apei în albie în secțiunile amonte podeț, aval podeț și
amonte pod nu crește semnificativ față de varianta inițială, în schimb, acesta rămâne crescut pe
toată durata simulării. În consecință, nivelul apei în secțiunea aval pod scade ca urmare a reținerii
apei între secțiunea podețului și cea a podului.
Scenariul 8: Menținerea secțiunii de curgere prin tăierea vegetației
În situația inițială, pentru modelarea hidrodinamică am folosit un coeficient de rugozitate
de 0,04 pentru albia minoră și 0,08 pentru albia majoră. Aceste valori se justifică prin aspectul
albiei cu vegetație în exces. Pentru acest scenariu am propus modificarea coeficientului de
rugozitate la 0,03 pentru albia minoră și 0,06 pentru albia majoră, scădere datorată tăierii vegetației
și întreținerii albiei.
Din analiza hidrografelor, se poate observa că debitul maxim simulat pentru scenariul
scăderii rugozității albiei pentru probabilitatea de depășire de 0,1% crește cu 2 m3/s (4,7%). Pentru
probabilitatea de depășire de 0,2%, debitul crește cu 1,8 m3/s (4,9%), pentru 0,5% cu 4 m3/s (14%),
iar pentru 1% cu 1,76 m3/s (7,3%). Ca urmare a modificării cheii limnimetrice datorită micșorării
rugozității, nivelul apei în albie scade în medie cu 0,1 m.
În Figura 7.14 sunt prezentate limitele de inundabilitate pentru scenariul scăderii
rugozității, care scad față de situația inițială astfel: pentru probabilitatea de depășire de 0,1% cu
0,2 ha (1,8%), pentru 0,2% cu 0,3 ha (2,2%), pentru 0,5% cu 0,36 ha (2,9%) și pentru 1% cu 2,18
ha (17,8%).
Figura 7.14 Limite de inundabilitate pentru Scenariul 8, menținerea secțiunii de curgere prin tăierea vegetației
Din harta nivelurilor de hazard și din harta nivelurilor de risc (Figura 7.15 și Figura 7.16)
acestea scad față de varianta inițială. Suprafețele afectate de hazard scad astfel: pentru hazard
ridicat suprafața scade cu 0,6 ha (184%), pentru hazard mediu cu 2,1 ha (17%), pentru hazard
24
scăzut cu 0,3 ha (2,2%), iar pentru hazard foarte scăzut cu 0,24 ha (1,8%). Suprafețele afectate de
risc scad de asemenea: pentru risc foarte ridicat cu 0,1 ha (11,2%), pentru risc ridicat cu 0,6 ha
(18,2%), pentru risc moderat cu 2 ha (17%), pentru risc scăzut cu 0,3 ha (2,2%), iar pentru risc
foarte scăzut cu 0,24 ha (1,8%).
Figura 7.15 Harta nivelurilor de hazard în Scenariul 8 Figura 7.16 Harta nivelurilor de risc în Scenariul 8
7.5. Determinarea precipitațiilor prag
Monitorizarea fenomenelor hidrometeorologice extreme este un pas important în a înțelege
ce se poate întâmpla și ce alternativă poate fi adoptată în vederea diminuării riscului. De regulă,
rețeaua de monitorizare meteorologică nu este suficient de densă pentru a reflecta variabilitatea
spațială a precipitațiilor. În aceste cazuri, rețeaua de monitorizare radar și satelitară sunt o
importantă sursă de informații.
În Metodologia de determinare a bazinelor hidrografice torențiale în care se află așezări
umane expuse pericolului viiturilor rapide elaborată de Drobot R., 2007, pentru diagnoza bazinelor
susceptibile de a genera viituri rapide este prezentată metoda estimării precipitațiilor prag. Valorile
precipitațiilor prag determinate vor fi folosite pentru alarmarea populației și autorităților în caz de
precipitații torențiale.
În cadrul tezei a fost determinată mărimea precipitațiilor prag care conduc la inundarea
albiei majore pentru zona studiată, considerând pentru ploaia orară valori succesive de 80 mm; 90
mm; 100 mm. Cea mai scăzută valoare a precipitațiilor orare pentru care se produce inundarea
albiei majore este de 90 mm, rezultând o zonă inundabilă de 2 ha (Figura 7.17).
Figura 7.17 Limita de inundabilitate pentru ploaia orară de 90 mm
25
În Figura 7.18 sunt prezentate valorile precipitațiilor prag determinate pentru un interval
de o oră, ca și pentru alte durate, care odată depășite conduc la inundarea albiei majore, iar în
Figura 7.19 este prezentată intensitatea medie a precipitațiilor prag considerând ploaia constantă.
Figura 7.18 Determinarea precipitațiilor prag
Figura 7.19 Intensitatea medie a precipitațiilor prag
Tabelul 7.8 Coeficienți determinați de transformare a ploii orare la alte durate pentru inundarea albie majore
Durata ploii (ore) 1 2 3 6
Coeficienți de transformare 1 1,044 1,067 1,089
În Tabelul 7.8 sunt prezentate valorile determinate ale coeficienților de transformare a ploii
orare la alte durate pentru precipitații uniforme care să conducă la inundarea albiei majore.
Coeficienții de transformare astfel determinați au fost folosiți pentru determinarea hietogramelor
ploii de calcul. Hietogramele obținute pentru diverse durate ale ploii de calcul au fost utilizate ca
intrări în modelul MIKE SHE pentru determinarea nivelurilor maxime ale apei în albie. Din
compararea nivelurilor maxime ale apei în albie se observă că diferențele sunt în medie de 3 cm și
nu schimbă suprafața inundată, ceea ce arată că precipitațiile de diverse durate care conduc la
producerea de inundații în albia majoră au fost corect evaluate.
Capitolul 8. CONSIDERAȚII FINALE, CONTRIBUȚII ȘI
PERSPECTIVE
Pentru realizarea unui plan de management al riscului, este necesar ca mai întâi să se facă
o evaluare corectă a riscului. Evaluarea riscului este un proces complex ce trebuie realizat de
echipe interdisciplinare și implică identificarea, analiza și estimarea riscului. Cum riscul este o
funcție de hazard și vulnerabilitate, aceste componente trebuie bine definite. Definirea scării de
hazard se face pe baza unei interpretări subiective combinând probabilitatea de apariție și
intensitatea hazardului.
Caracteristicile cheie ce trebuie luate în considerare în dezvoltarea unui plan de
management al riscului la viituri rapide sunt: aprecierea cât mai exactă a zonei posibil afectată la
scara locală a evenimentului, magnitudinea fenomenului hidrologic și timpul foarte scurt de
răspuns. Astfel, soluțiile adoptate în cazul inundațiilor provocate de viiturile regionale nu sunt
potrivite în cazul viiturilor rapide.
În scopul identificării posibilității apariţiei viiturilor rapide, estimării riscului şi
implementării unor măsuri eficiente de diminuare a efectelor acestora, este necesară prognozarea
cu timp de anticipare ridicat a viiturilor rapide. Punctul de plecare al aceste abordări se referă la
26
prognozarea precipitaţiilor în timp util. Următorul pas îl constituie reprezentarea proceselor
hidrologice şi hidraulice ce determină felul în care precipitaţiile se propagă în bazinul hidrografic.
Proprietăţile fizice invariabile în timp ale unui bazin (permeabilitatea, relieful, zonele
impermeabile şi tipurile de sol) şi cele variabile în timp (utilizarea terenurilor, umiditatea solului,
deficitul de apă subterană) vor influenţa potenţialul apariţiei viiturilor rapide.
Cum viiturile rapide sunt greu de surprins în timp real deoarece se manifestă pe suprafeţe
restrânse, investigarea acestui tip de viituri se face mai ales în baza evenimentelor trecute şi nu în
baza cercetărilor realizate în teren în timpul producerii evenimentelor.
În acest studiu, modelarea hidrologică a fost realizată folosind modelele MIKE SHE și
MIKE 11. Aceste modele au permis modelarea proceselor hidrologice și hidraulice din bazinul
hidrologic studiat. Datele folosite pentru calibrarea și validarea modelului au fost: date
meteorologice de la stațiile din apropierea bazinului hidrografic și precipitații sintetice pentru
diverse probabilități; modelul digital al terenului; proprietățile solurilor descrise de curba de
retenție cu parametri van Genuchten; folosința terenului din hărțile Corine Land Cover; traseul
râului cu secțiuni transversale și lucrările existente pe cursul râului. Pentru că bazinul nu este
monitorizat hidrometric, debitele de referință folosite sunt cele obținute în cadrul PPPDEI Argeș-
Vedea cu modelul MIKE 11 - UHM, debite calibrate și validate la stația hidrometrică Tătărăștii de
Sus pe râul Teleorman.
Pentru calibrarea modelului am simulat și comparat hidrograful scurgerii în râu pentru
viitura cu probabilitatea de depășire de 0,1%, iar pentru validare, hidrografele viiturile cu
probabilitate de depășire de 0,5%, 0,2% și 1%. Analiza coeficienților de corelație între debitul de
referință și cel simulat a arătat o corelație satisfăcătoare între debitele de referință și cele simulate,
reprezentată de valorile coeficienților ce variază între 0,89 și 0,97 pentru calibrare și și valori ceva
mai reduse, dar acceptabile pentru validare.
Măsurile de protecție împotriva viiturilor rapide sunt împărțite în măsuri structurale și non-
structurale. Acestea trebuie să se completeze unele pe celelalte și de aceea este necesar ca ambele
să fie luate în considerare.
Măsurile structurale reduc direct magnitudinea hazardului sau, în unele cazuri, pot duce la
amplificarea problemei prin redistribuirea sau mutarea hazardului într-o altă zonă. Aceste măsuri
pot fi împărțite în măsuri luate pe întreg bazinul hidrografic și lucrări în abie.
Măsurile non-structurale sunt împărțite în două categorii: de acceptare și de reducere a
riscului. Acceptarea riscului implică faptul că autoritățile competente și comunitatea locală acceptă
un anumit grad de pierderi materiale. În acest sens, există trei direcții și anume: toleranța riscului,
atunci când autoritatea competentă acceptă evaluarea riscului și decide să nu ia măsuri, folosirea
sistemului de situații de urgență, atunci când autoritatea competentă este conștientă că zona este
predispusă viiturilor rapide și asigurarea bunurilor în caz de dezastre. Măsurile non-structurale de
reducere a riscului pot fi împărțite în măsuri de prevenire și măsuri de diminuare a riscului. Printre
măsurile de prevenire a riscului se pot enumera: managementul bazinal (delimitarea zonelor
inundabile și implementarea unor regulamente pentru aceste zone), ajutor financiar pentru
construirea și întreținerea lucrărilor structurale, pentru refacerea în urma viiturilor și subvenții
pentru agricultorii ce folosesc cele mai bune tehnici disponibile. Pentru diminuarea riscului de
viituri rapide se pot lua măsuri de reducere a debitului prin retenția naturală a apelor în zone special
amenajate și menționate în planurile de management bazinal. Sistemele de monitorizare, avertizare
și răspuns fac parte tot din această categorie de măsuri non-structurale, dar nu pot funcționa fără o
educare și implicare a comunității locale care trebuie să fie receptivă și să înțeleagă avertizările
emise.
27
Pentru a evalua riscul în cazul aplicării unor măsuri structurale și de management bazinal,
am propus o serie de scenarii ipotetice: unul în care se va recalibra albia, trei scenarii de schimbare
a folosinței terenului, trei scenarii de schimbare a direcției arăturii, patru scenarii de obturare a
secțiunii podețului și podului în diferite procente (25%, 50%, 75% și 100%) și un scenariu de
scădere a rugozității albiei realizată prin tăierea vegetației.
Analizând scenariul recalibrării albiei se poate observa o creștere a debitului maxim de
viitură în albie cu aproximativ 20 m3/s. Cu toate aceste, pentru că a fost modificată capacitatea de
transport a albiei, pericolul inundării zonelor adiacente scade considerabil. Din harta de risc
realizată se poate observa că riscul scade considerabil față de situația inițială, dar rămâne problema
debitului maxim de viitură care crește cu aproximativ 60% (20 m3/s) pentru care ar trebui luate
alte măsuri pentru a nu muta riscul de inundații în aval.
În scenariile în care am propus schimbarea folosinței terenului se observă din analiza
hidrografelor o scădere a debitului maxim de viitură. Pentru Scenariul 2, în care am propus
împădurirea unei suprafețe de 347 ha debitul maxim de viitură scade cu aproximativ 13% (4 m3/s),
pentru Scenariul 3 unde am propus împădurirea unei suprafețe de 390 ha și transformarea în pășune
a unei suprafețe de 83 ha, debitul maxim de viitură scade cu aproximativ 26% (8 m3/s), iar pentru
Scenariul 4 (împădurirea totală a bazinului hidrografic) debitul maxim de viitură scade cu
aproximativ 40% (13 m3/s). Din analiza hărților de risc se observă că acesta scade cu cât
transformarea folosinței din arabil în folosințe cu capacitate mai mare de intercepție crește.
Din analiza hidrografelor și harților de risc pentru scenariile de creștere a capacității de
înmagazinare a apei în micile depresiuni, debitele și riscul scad direct proporțional cu creșterea
capacității de înmagazinare a apei în sol astfel: pentru creșterea capacității de înmagazinare a apei
cu 10%, debitul maxim de viitură scade cu aproximativ 2 m3/s (6%) și riscul cu 7% (0,3 ha), pentru
creșterea capacității de înmagazinare a apei cu 20%, debitul maxim de viitură scade cu aproximativ
4,5 m3/s (13,5%) și riscul cu 12% (0,5 ha), iar pentru creșterea capacității de înmagazinare a apei
cu 30%, debitul maxim de viitură scade cu aproximativ 8 m3/s (25%) și riscul cu 17,5% (0,8 ha).
În cazul scenariului scăderii rugozității albiei prin tăierea vegetației care conduce la
modificarea cheii limnimetrice, debitele maxime de viitură cresc în medie cu 2,5 m3/s (8%), iar
suprafețele afectate de risc scad cu 10% (0,7 ha). Concluzia trasă din aceste scenarii este că
măsurile structurale trebuie să fie însoțite de măsuri de management bazinal.
În vederea alarmării populației în cazul unor precipitații torențiale ce pot cauza viituri
rapide urmate de inundarea albiei majore am determinat valorile precipitațiilor prag și coeficienții
de transformare a ploii orare în alte durate, care sa conducă la același efect de inundare.
Pentru realizarea unui plan de management al riscului pentru viiturile rapide este necesar
un cadru legal și instituțional specific bine stabilit. Rolul organismelor locale pentru
managementul dezastrelor este foarte important și trebuie să aibă atribuții și responsabilități bine
stabilite atât legal cât și instituțional.
Este foarte necesară o strategie special dedicată viiturilor rapide, atât pentru România cât
şi pentru UE, având în vedere numărul mare de viituri rapide produse în ultimii ani.
Pe baza cercetărilor efectuate în prezenta lucrare, se pot evidenţia următoarele contribuţii
originale:
- Inventarierea și descrierea factorilor și mecanismelor ce influențează formarea viiturilor
rapide;
- Alegerea unui instrument de analiză a proceselor și interacțiunilor la nivelul bazinului
hidrografic (softul MIKE SHE) și descrierea funcționării acestuia în detaliu;
28
- Elaborarea unei sinteze amănunțite privind măsurile structurale și non-structurale ce pot fi
adoptate pentru managementul riscului viiturilor rapide;
- Analiza legislației naționale și Europene privind managementul riscului la inundații și
evidențierea tratării cu lipsă de importanță a viiturilor rapide în strategiile de management
al riscului la inundații;
- Transformarea hărților și datelor de intrare în formatul corespunzător softului MIKE SHE;
- Realizarea unui model hidrologic cu parametri distribuiți pentru simularea proceselor
hidrologice din cadrul bazinul hidrografic Ungureni;
- Cuplarea modelului MIKE SHE cu modelul hidrodinamic de curgere în albie 1D MIKE 11
pentru determinarea hidrografelor în secțiunea de confluență cu Teleormanul;
- Calibrarea și validarea modelului cuplat hidrologic și hidraulic pentru viituri cu diverse
probabilități de depășire;
- Interpretarea rezultatelor obținute folosind indici statistici;
- Realizarea hărților de hazard și risc pentru viiturile rapide în cadrul bazinului hidrografic
Ungureni utilizând ArcGIS 10.1;
- Studiul comparativ a mai multor scenarii propuse în vederea diminuării riscului viiturilor
rapide prin analiza hărților de risc;
- Determinarea valorilor precipitațiilor prag și a coeficienților de transformare a ploii orare
în alte durate care sa conducă la inundarea albiei majore;
- Demonstrarea necesității aplicării măsurilor structurale, precum și a celor non-structurale
prin implicarea populației și a structurilor administrative pentru diminuarea efectelor
viiturilor rapide;
- Propunerea unor recomandări pentru diminuarea riscului generat de viiturile rapide.
Direcții de cercetare în viitor:
- Aplicarea modelului hidrologic MIKE SHE pe bazine hidrografice diferite din punct de
vedere al topografiei, folosinței terenului și altor caracteristici;
- Obținerea mai multor date hidrogeologice și hidrometrice astfel încât datele de intrare
estimate să fie înlocuite cu date observate;
- Necesitatea monitorizării hidrometrice a bazinelor hidrografice mici expuse riscului de
viituri rapide;
- Conștientizarea publicului cu privire la efectele produse de viiturile rapide folosind diferite
mijloace și implicarea acestuia în realizarea măsurilor necesare diminuării efectelor.
29
BIBLIOGRAFIE SELECTIVĂ
Abbott M.B., Bathurst J.C., Cunge J.A., O'Connell P.E. și Rasmussen J. – An introduction to
the European Hydrological System - Système Hydrologique Européen, "SHE", 1: History
and philosophy of a physically-based, distributed modelling system, Journal of Hydrology,
Vol. 87, Issue 1-2, pg. 45-59, 1986
Associated Programme on Flood Management (APFM) - Management of Flash Floods – A
Tool for Integrated Flood Management, Version 1.0, 2012
Borga M., Anagnostou E.N., Bloschl G., Creutin J.-D. – Flash flood forecasting, warning and
risk management: the HYDRATE project, Environmental Science & Policy, Vol 14, pg. 834-
844, 2011
Colombo A.G., Hervas J. și Vetere Arellano A.L. – NEDIES PROJECT - Guidelines on Flash
Flood Prevention and Mitigation, Ispra, Italy , 2002
De Roo A.P.J., Wesseling C.G. și Van Deursen W.P.A. – Physically based river basin modelling
within a GIS: the LISFLOOD model, Hydrological Processes, Vol. 14, Issue 11-12, pg.
1981-1992, 2000
DHI – MIKE SHE Users Manual, Volume 1: User Guide, 2008
DHI – MIKE SHE Users Manual, Volume 2: Reference Guide, 2008
Diaconu C. și Șerban P. – Sinteze și regionalizări hidrologice, Ed. Tehnică, București, 1994
Drobot R. – Metodologia de determinare a bazinelor hidrografice torențiale în care se află
așezări umane expuse pericolului viiturilor rapide, București, 2007
Estupina-Borrell V., Dartus D. și Ababou R. – Flash flood modeling with the MARINE
hydrological distributed model, Hydrology and Earth System Sciences Discussions, Vol. 3,
pg. 3397-3438, 2006
Gaume E., Bain V., Bernardara P. și Borga M. – First Year HYDRATE Report Project,
WorkPackage 1 on Flash Flood Primary data analysis, HYDRATE document, 2007
Giurma I. - Hidrologie specială, Ed. Politehnium, Iași, 2004
Gouldby B. și Samuels P. – Language of Risk - Project definitions, FLOODsite, 2005
Graham D.N. și Butts M.B. - Flexible, integrated watershed modelling with MIKE SHE,
Watershed Models, Singh V.P. și Frevert D.K., CRC Press, ISBN: 0849336090, 2005
Hapuarachchi H.A.P., Wang Q.J. și Pagano T.C. - A review of advances in flash flood
forecasting, Hydrological Processes, 25, DOI: 10.1002/hyp.8040, pg. 2771-2784, 2011
Heyman B. N., Davis C. și Krumpe P. F. - An Assessment of Worldwide Disaster Vulnerability,
Disaster Management, Vol. 4, Issue 1-23, 1991
Kirkby M. – Hydrograph modelling strategies, University of Leeds, Dept. of Geography, 1975
Ministerul Finanțelor Publice (MFP) - Meodologie de implementare a standardului de control
intern „Managementul riscurilor”, 2007
Nedelcu L. - Curs de combaterea eroziunii solului, Ed. Semne, București, 2001
Oprea I. – Contribuții la studiul mezoscalar al proceselor fizice care determină fenomene extreme
în România, București, 2009
Oogathoo S. - Runoff simulation in the Canagagigue Creek watershed using the MIKE SHE
model, (Master of Science), McGill University, Montreal, 2006
Overton D.E. și Meadows M.E. - Stormwater Modeling, New York: Academic, 1976
Primăria Buzoești - http://www.primariabuzoesti.ro/pagina/cadrul-fizico-geografic, 2015
Schiechtl H.M. și Stern R. - Water Bioengineering Techniques, Blackwell Science, 1997
30
Senzaconi F., Samaras I., Arghiuș V., Petrescu-Mag M., Costan C. și Ozunu A. – Critical
analisis of risk management strategies in the context of flood and flash flood disasters events
in Romania, IDRiM, Vienna, 2010
Shrestha A.B. - Resource Manual on Flash Flood Risk Management, International Centre for
Integrated Mountain Development, Kathmandu, 2008
Shrestha A.B. - Resource Manual on Flash Flood Risk Management. Module 2: Non-structural
Measures, 2008
Singh V.P., Frevert D.K., Rieker J.D., Leverson V., Meyer S. și Meyer S. – Hydrologic
Modeling Inventory: Cooperative Research Effort, Journal of Irrigation and Drainage
Engineering, Vol. 132, Issue 2, pg. 98-103, 2006
Singh V.P. și Woolhiser D.A. - Mathematical modeling of watershed, Journal of Hydrologic
Engineering, Vol. 7, Issue 4, pg. 270-292, 2002
Sirdas S. și Sen Z. - Determination of Flash Floods in Western Arabian Peninsula, Journal of
Hydrologic Engineering, Vol. 12, Issue 6, pg. 676-681, 2007
Stanciu P. - Mișcarea apei pe versanți permeabili. Editor R. Drobot și J.P. Carbonnel. Vol.
Ingineria Resurselor de Apă. București, 2002
Stăncălie G., Oprea C., Irimescu A., Antonescu B., Burcea S., Catana S., Cheval S.,
Dumitrescu A. și Breza T. - Severe flash flood in Romania. Case studies, 8th Annual
Meeting of the EMS /7th ECAC, Vol. 5, EMS2008-A-00253, 2008
Șerban P. - Modele hidrologice deterministe, Ed. Didactică și Pedagogică, București, 1995
Todini E. - New Trends in Modelling Soil Processes from Hillslope to GCM Scales, The Role of
Water and the Hydrological Cycle in Global Change, Ed. Oliver H.R. și Oliver S.A., 1995
United States Department of Agriculture (USDA)
http://www.tucson.ars.ag.gov/unit/publications/PDFfiles/703.pdf, 1990. - 2013.
Watts M.J. și Bohle H.G. - The Space of Vulnerability: The Casual Structure of Hunger and
Famine, Progress in Human Geography 17, pg. 43-67, 1993
*** Directiva Cadru privind Apa 2000/60/CE (cu modificările şi completările ulterioare)
*** Directiva Cadru a Inundaţiilor 2007/60/CE
*** Strategia naţională de management al riscului la inundaţii pe termen scurt, aprobată prin HG
1854/2005
*** Strategia naţională de management al riscului la inundaţii pe termen mediu şi lung, aprobată
prin HG 846/2010
*** SR ISO 31000:2010 – Managementul riscului. Principii și linii directoare
*** Ordinul nr. 192/1422/2012 pentru aprobarea Regulamentului privind gestionarea situaţiilor de
urgenţă generate de inundaţii, fenomene meteorologice periculoase, accidente la construcţii
hidrotehnice, poluări accidentale pe cursurile de apă şi poluări marine în zona costieră